Minħabba d-daqs żgħir u d-daqs, kważi m'hemm l-ebda standard eżistenti tal-bord taċ-ċirkwit stampat għas-suq tal-IoT li jintlibes li qed jikber. Qabel ma ħarġu dawn l-istandards, kellna niddependu fuq l-għarfien u l-esperjenza tal-manifattura li tgħallmu fl-iżvilupp fil-livell tal-bord u naħsbu dwar kif napplikawhom għal sfidi uniċi emerġenti. Hemm tliet oqsma li jeħtieġu l-attenzjoni speċjali tagħna. Dawn huma: materjali tal-wiċċ tal-bord taċ-ċirkwit, disinn RF/microwave u linji ta 'trażmissjoni RF.

Materjal tal-PCB

"PCB" ġeneralment tikkonsisti minn laminati, li jistgħu jkunu magħmula minn epossidi rinfurzati bil-fibra (FR4), materjali polyimide jew Rogers jew materjali laminati oħra. Il-materjal iżolanti bejn is-saffi differenti jissejjaħ prepreg.

apparat li jintlibes jirrikjedi affidabbiltà għolja, għalhekk meta d-disinjaturi tal-PCB jiffaċċjaw l-għażla li jużaw FR4 (l-aktar materjal tal-manifattura tal-PCB kost-effettiv) jew materjali aktar avvanzati u aktar għaljin, din issir problema.

Jekk l-applikazzjonijiet tal-PCB li jintlibsu jeħtieġu materjali ta 'veloċità għolja u ta' frekwenza għolja, FR4 jista 'ma jkunx l-aħjar għażla. Il-kostanti dielettrika (Dk) ta 'FR4 hija 4.5, il-kostanti dielettrika tal-materjal tas-serje Rogers 4003 aktar avvanzat huwa 3.55, u l-kostanti dielettrika tas-serje brother Rogers 4350 hija 3.66.

"Il-kostanti dielettrika ta 'pellikola tirreferi għall-proporzjon tal-kapaċità jew enerġija bejn par ta' kondutturi ħdejn il-pellikola għall-kapaċità jew enerġija bejn il-par ta 'kondutturi fil-vakwu. Fi frekwenzi għoljin, huwa aħjar li jkollok telf żgħir. Għalhekk, Roger 4350 b'kostanti dielettrika ta '3.66 huwa aktar adattat għal applikazzjonijiet ta' frekwenza ogħla minn FR4 b'kostanti dielettrika ta '4.5.

F'ċirkostanzi normali, in-numru ta 'saffi tal-PCB għal apparat li jintlibes ivarja minn 4 sa 8 saffi. Il-prinċipju tal-kostruzzjoni ta 'saff huwa li jekk huwa PCB ta' 8 saffi, għandu jkun jista 'jipprovdi biżżejjed saffi ta' art u enerġija u sandwich is-saff tal-wajers. B'dan il-mod, l-effett ta 'ripple fil-crosstalk jista' jinżamm għal minimu u l-interferenza elettromanjetika (EMI) tista 'titnaqqas b'mod sinifikanti.

Fl-istadju tad-disinn tat-tqassim tal-bord taċ-ċirkwit, il-pjan tat-tqassim huwa ġeneralment li jqiegħed saff art kbir qrib is-saff tad-distribuzzjoni tal-enerġija. Dan jista 'jifforma effett ta' tmewwiġ baxx ħafna, u l-istorbju tas-sistema jista 'wkoll jitnaqqas għal kważi żero. Dan huwa speċjalment importanti għas-subsistema tal-frekwenza tar-radju.

Meta mqabbel mal-materjal Rogers, FR4 għandu fattur ta 'dissipazzjoni ogħla (Df), speċjalment bi frekwenza għolja. Għal laminati FR4 ta 'prestazzjoni ogħla, il-valur Df huwa ta' madwar 0.002, li huwa ordni ta 'kobor aħjar minn FR4 ordinarju. Madankollu, il-munzell ta 'Rogers huwa biss 0.001 jew inqas. Meta l-materjal FR4 jintuża għal applikazzjonijiet ta 'frekwenza għolja, se jkun hemm differenza sinifikanti fit-telf tal-inserzjoni. It-telf ta 'inserzjoni huwa definit bħala t-telf ta' qawwa tas-sinjal mill-punt A sal-punt B meta tuża FR4, Rogers jew materjali oħra.

toħloq problemi

PCB li jintlibes jeħtieġ kontroll tal-impedenza aktar strett. Dan huwa fattur importanti għall-apparat li jintlibes. It-tqabbil tal-impedenza jista 'jipproduċi trasmissjoni tas-sinjali aktar nadifa. Aktar kmieni, it-tolleranza standard għat-traċċi li jġorru s-sinjali kienet ± 10%. Dan l-indikatur ovvjament mhuwiex tajjeb biżżejjed għaċ-ċirkwiti ta 'frekwenza għolja u ta' veloċità għolja tal-lum. Ir-rekwiżit attwali huwa ± 7%, u f'xi każijiet anke ± 5% jew inqas. Dan il-parametru u varjabbli oħra se jaffettwaw serjament il-manifattura ta 'dawn il-PCBs li jintlibsu b'kontroll ta' impedenza partikolarment strett, u b'hekk jillimitaw in-numru ta 'negozji li jistgħu jimmanifatturawhom.

It-tolleranza kostanti dielettrika tal-pellikola magħmula minn materjali Rogers UHF ġeneralment tinżamm f'±2%, u xi prodotti jistgħu saħansitra jilħqu ±1%. B'kuntrast, it-tolleranza kostanti dielettrika tal-pellikola FR4 hija għolja daqs 10%. Għalhekk, qabbel Dawn iż-żewġ materjali jistgħu jinstabu li t-telf ta 'inserzjoni ta' Rogers huwa partikolarment baxx. Meta mqabbel ma 'materjali FR4 tradizzjonali, it-telf ta' trasmissjoni u t-telf ta 'inserzjoni tal-munzell Rogers huma nofs inqas.

F'ħafna każijiet, l-ispiża hija l-aktar importanti. Madankollu, Rogers jista 'jipprovdi prestazzjoni tal-pellikola ta' frekwenza għolja b'telf relattivament baxx f'punt ta 'prezz aċċettabbli. Għal applikazzjonijiet kummerċjali, Rogers jista 'jsir PCB ibridu b'FR4 ibbażat fuq l-epossi, li xi saffi minnhom jużaw materjal Rogers, u saffi oħra jużaw FR4.

Meta tagħżel munzell Rogers, il-frekwenza hija l-konsiderazzjoni primarja. Meta l-frekwenza taqbeż il-500MHz, id-disinjaturi tal-PCB għandhom it-tendenza li jagħżlu materjali Rogers, speċjalment għal ċirkwiti RF/microwave, minħabba li dawn il-materjali jistgħu jipprovdu prestazzjoni ogħla meta t-traċċi ta 'fuq huma kkontrollati b'mod strett mill-impedenza.

Meta mqabbel mal-materjal FR4, il-materjal Rogers jista 'wkoll jipprovdi telf dielettriku aktar baxx, u l-kostanti dielettriku tiegħu huwa stabbli f'firxa wiesgħa ta' frekwenza. Barra minn hekk, il-materjal Rogers jista 'jipprovdi l-prestazzjoni ta' telf ta 'inserzjoni baxxa ideali meħtieġa minn operazzjoni ta' frekwenza għolja.

Il-koeffiċjent ta 'espansjoni termali (CTE) ta' materjali ta 'serje Rogers 4000 għandu stabbiltà dimensjonali eċċellenti. Dan ifisser li meta mqabbel ma 'FR4, meta l-PCB jgħaddi minn ċikli ta' issaldjar ta 'reflow kiesaħ, sħun u sħun ħafna, l-espansjoni termali u l-kontrazzjoni tal-bord taċ-ċirkwit jistgħu jinżammu f'limitu stabbli taħt frekwenza ogħla u ċikli ta' temperatura ogħla.

Fil-każ ta 'stacking imħallat, huwa faċli li tuża teknoloġija komuni tal-proċess tal-manifattura biex tħallat Rogers u FR4 ta' prestazzjoni għolja flimkien, għalhekk huwa relattivament faċli li tinkiseb rendiment għoli tal-manifattura. Il-munzell Rogers ma jeħtieġx proċess speċjali ta 'preparazzjoni permezz.

FR4 komuni ma jistax jikseb prestazzjoni elettrika affidabbli ħafna, iżda materjali FR4 ta 'prestazzjoni għolja għandhom karatteristiċi ta' affidabbiltà tajbin, bħal Tg ogħla, li għadhom bi prezz relattivament baxx, u jistgħu jintużaw f'firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet, minn disinn awdjo sempliċi għal applikazzjonijiet Kumpless microwave .

Konsiderazzjonijiet tad-disinn RF/Microwave

It-teknoloġija portabbli u l-Bluetooth wittew it-triq għal applikazzjonijiet RF/microwave f'apparat li jintlibes. Il-firxa tal-frekwenza tal-lum qed issir dejjem aktar dinamika. Ftit snin ilu, frekwenza għolja ħafna (VHF) kienet definita bħala 2GHz ~ 3GHz. Imma issa nistgħu naraw applikazzjonijiet ta 'frekwenza ultra-għolja (UHF) li jvarjaw minn 10GHz sa 25GHz.

Għalhekk, għall-PCB li jintlibes, il-parti RF teħtieġ aktar attenzjoni għall-kwistjonijiet tal-wajers, u s-sinjali għandhom ikunu separati separatament, u t-traċċi li jiġġeneraw sinjali ta 'frekwenza għolja għandhom jinżammu 'l bogħod mill-art. Konsiderazzjonijiet oħra jinkludu: il-provvista ta 'filtru tal-bypass, kapaċitaturi ta' diżakkoppjar adegwati, ertjar, u t-tfassil tal-linja ta 'trażmissjoni u l-linja tar-ritorn biex ikunu kważi ugwali.

Il-filtru tal-bypass jista 'jrażżan l-effett immewweġ tal-kontenut tal-istorbju u l-crosstalk. Il-capacitors tad-diżakkoppjar jeħtieġ li jitqiegħdu eqreb lejn il-brilli tal-apparat li jġorru sinjali tal-enerġija.

Linji ta 'trasmissjoni ta' veloċità għolja u ċirkwiti tas-sinjali jeħtieġu saff ta 'l-art li jitqiegħed bejn is-sinjali tas-saff ta' l-enerġija biex itaffu l-jitter iġġenerat minn sinjali tal-ħoss. F'veloċitajiet ogħla tas-sinjali, diskrepanzi żgħar ta 'impedenza se jikkawżaw trasmissjoni u riċeviment żbilanċjati ta' sinjali, li jirriżultaw f'distorsjoni. Għalhekk, għandha tingħata attenzjoni speċjali lill-problema tat-tqabbil tal-impedenza relatata mas-sinjal tal-frekwenza tar-radju, minħabba li s-sinjal tal-frekwenza tar-radju għandu veloċità għolja u tolleranza speċjali.

Linji ta 'trażmissjoni RF jeħtieġu impedenza kkontrollata sabiex jittrasmettu sinjali RF minn sottostrat IC speċifiku għall-PCB. Dawn il-linji ta 'trażmissjoni jistgħu jiġu implimentati fuq is-saff ta' barra, is-saff ta 'fuq u s-saff ta' isfel, jew jistgħu jiġu ddisinjati fis-saff tan-nofs.

Il-metodi użati waqt it-tqassim tad-disinn tal-PCB RF huma linja microstrip, linja ta 'strixxa f'wiċċ l-ilma, waveguide coplanar jew ert. Il-linja tal-microstrip tikkonsisti minn tul fiss ta 'metall jew traċċi u l-pjan terren kollu jew parti mill-pjan terren direttament taħtha. L-impedenza karatteristika fl-istruttura tal-linja tal-mikrostrip ġenerali tvarja minn 50Ω sa 75Ω.

Floating stripline huwa metodu ieħor ta 'wajers u trażżin tal-istorbju. Din il-linja tikkonsisti minn wiring ta 'wisa' fiss fuq is-saff ta 'ġewwa u pjan art kbir 'il fuq u taħt il-konduttur ċentrali. Il-pjan ta 'l-art huwa imdawwar bejn il-pjan ta' l-enerġija, u għalhekk jista 'jipprovdi effett ta' ert effettiv ħafna. Dan huwa l-metodu preferut għal wajers tas-sinjali tal-PCB RF li jintlibsu.

Waveguide coplanar jista 'jipprovdi iżolament aħjar ħdejn iċ-ċirkwit RF u ċ-ċirkwit li jeħtieġ li jiġi mgħoddi eqreb. Dan il-mezz jikkonsisti f'konduttur ċentrali u pjani tal-art fuq kull naħa jew taħt. L-aħjar mod biex jittrasmettu sinjali tal-frekwenza tar-radju huwa li tissospendi l-linji tal-istrixxa jew il-gwidi tal-mewġ coplanar. Dawn iż-żewġ metodi jistgħu jipprovdu iżolament aħjar bejn is-sinjal u t-traċċi RF.

Huwa rakkomandat li tuża l-hekk imsejjaħ "via fence" fuq iż-żewġ naħat tal-waveguide coplanar. Dan il-metodu jista 'jipprovdi ringiela ta' vias ta 'l-art fuq kull pjan ta' l-art tal-metall tal-konduttur taċ-ċentru. It-traċċa ewlenija li taħdem fin-nofs għandha ċnut fuq kull naħa, u b'hekk tipprovdi shortcut għall-kurrent ta 'ritorn lejn l-art taħt. Dan il-metodu jista 'jnaqqas il-livell tal-ħoss assoċjat mal-effett ta' tmewwiġ għoli tas-sinjal RF. Il-kostanti dielettrika ta '4.5 tibqa' l-istess bħall-materjal FR4 tal-prepreg, filwaqt li l-kostanti dielettrika tal-prepreg-minn microstrip, stripline jew offset stripline-hija madwar 3.8 sa 3.9.

F'xi apparati li jużaw pjan terren, jistgħu jintużaw vias għomja biex itejbu l-prestazzjoni tad-diżakkoppjar tal-kapaċitatur tal-enerġija u jipprovdu passaġġ ta 'shunt mill-apparat għall-art. Il-mogħdija tax-shunt lejn l-art tista 'tqassar it-tul tal-via. Dan jista 'jikseb żewġ skopijiet: inti mhux biss toħloq shunt jew art, iżda wkoll tnaqqas id-distanza ta' trasmissjoni ta 'apparati b'żoni żgħar, li huwa fattur importanti tad-disinn RF.